Вирусология. Вирусология ответы. Вопросы к экзамену по дисциплине Вирусология
 Скачать 0.58 Mb.
|
|
Вопросы к экзамену по дисциплине «Вирусология» 1.Предмет и задачи вирусологии, ее связь с другими биологическими дисциплинами. Достижения и перспективы развития современной вирусологии. Вирусология – наука о вирусах – субмикроскопических внутриклеточных организмах. Вирусология изучает: 1. Природу и происхождение вирусов. 2. Химический состав вирусов. 3. Строение вирусов. 4. Генетику вирусов. 5. Механизмы размножения и взаимоотношения с клеточными организмами. 6. Проблемы противовирусного иммунитета. 7. Патогенность. 8. Диагностику и лечение вирусных инфекций. Вирусология:общая и частная. Общая вирусология изучает основные принципы строения, размножения вирусов, их взаимодействие с клеткой-хозяином, происхождение и распространение вирусов в природе. Один из важнейших разделов общей вирусологии — молекулярная вирусология, изучающая структуру и функции вирусных нуклеиновых кислот, механизмы экспрессии вирусных генов, природу устойчивости организмов к вирусным заболеваниям, молекулярную эволюцию вирусов. Частная вирусология исследует особенности определённых групп вирусов человека, животных и растений и разрабатывает меры борьбы с вызываемыми этими вирусами болезнями. Связь вирусологии с другими науками: химия, микробиология, биохимия, фармакология, генетика. История развития вирусологии: Э. Дженнер (1794 г.) – впервые использовал вакцину против оспы Гиппократ (160−370 гг. до н.э.) – описал заболевание полиомиелит Д. И. Ивановский (1892 г.) – инфекционный агент диффундирует через слой агарового геля; заражаются только растущие ткани растения, и инфекционный агент размножается в клетках; инфекционный агент сохраняет активность после замораживания или высушивания, однако инактивируется при кипячении Ф. д’Эррель – предложил термин бактериофаг Этапы развития вирусологии:1. Первый период – рождение вирусологии: открытие вирусов. 2. Второй период – становление вирусологии: открытие основных групп вирусов 3. Третий период – клеточный: открытие вирусов, вызывающих серьезные заболевания; создание вакцин 4. Четвертый период – молекулярно-биологический Природа и происхождение вирусов Вирусы – не организмы, поскольку не являются, как все существа «независимыми единицами взаимосвязанных структур и функций». Вирусы – это строго внутриклеточные, потенциально патогенные агенты, обладающие инфекционной фазой, содержащие лишь один тип н.к., репродуцирующихся лишь в форме генетического материала, не способных к росту и делению. 2. Вирусы – живые организмы, их голая н.к. проникает в клетки, реплицируется и продуцирует вирион. Происхождение вирусов: гипотеза прогресса, гипотеза регресса. 1. Гипотеза прогресса: вирусы могли явиться первичными формами жизни, возникшими в результате химических реакций с использованием энергии ультрафиолетовых лучей или электроразрядов и давшими начало клеточной организации жизни. 2. Гипотеза регресса имеет два направления: а) по мнению А.Львова, вирусы которые индуцировали образование клеток в ходе биохимической эволюции, при каком-то акте мутации могли отщепиться от них, возвратив свою первоначальную независимость и способность к репродукции при наличии ферментов-катализаторов; б) второе направление регрессивной гипотезы предполагает, что вирусы произошли от свободноживущих микробов, нуждавшихся в факторах роста и ставших вследствие этого внутриклеточными паразитами, а затем поэтапно утратившими энергообменные системы. Основные методы исследования, применяемые в вирусологии: Вирусоскопический. Этот метод исследования основан на использовании различных видов микроскопов: световой, люминесцентный (МИФ – метод иммунофлуоресценции, метод флуорохромирования), электронный (изучение морфологии вирусов). Выделение и культивирование вирусов. Этот метод исследования основан на способности вирусов репродуцироваться (культивироваться) в живых клетках. Биологический метод. Этот метод исследования заключается в постановке биопробы на лабораторных животных и естественно восприимчивых животных с целью изучения патогенности вирусов. Этот метод исследования соответствует организменному уровню исследования. Серологический метод исследования. В основе этого метода лежит постановка серологических реакций, т.е. реакций взаимодействия антигена с антителом in vitro. При этом возможно проводить идентификацию вируса, а также обнаруживать противовирусные антитела в сыворотке крови животных. Это основной метод диагностики вирусных инфекций, требующий минимум затрат и времени для проведения исследования. 2.Аренавирусы, реовирусы. Общая характеристика (биологические особенности, классификация). Особенности репликации и важнейшие представители. Reoviridae – семейство вирусов, имеющих патогенное значение для человека, животных и насекомых. Вирион имеет вид колеса диаметром 70‒100 нм. Тип симметрии – кубический (икосаэдр). Вирион не обладает суперкапсидом (простой вирус). Геном всех реовирусов состоит из двунитевой сегментированной РНК (у разных представителей – от 10 до 12 сегментов). У ротавирусов геном включает 11 сегментов двунитевой РНК; каждый из них имеет (+) и (–) цепи молекул РНК. Семейство Reoviridae включает 2 подсемейства (Sedoreovirinae и Spinareovirinae) и 15 вирусных родов. Род Rotavirus относится к подсемейству Sedoreovirinae. В состав рода входит 8 видов вирусов (Rotavirus A-H). Название Rotavirus произошло от лат. «rota» – «колесо» из-за своеобразных очертаний вирионов, имеющих по данным электронной микроскопии форму колеса. Инфекция у человека вызывается видами Rotavirus A, В и С; при этом более 90% всех случаев связаны с видом Rotavirus A. Ротавирусы делятся на многочисленные генотипы и серотипы. Возбудители, относящиеся к этой вирусной группе, были впервые выделены в Австралии из фекалий ребенка с лихорадкой, пневмонией и симптомами поражения желудочно-кишечного тракта (У. Стенли, 1951 г.). Позднее (в 1959 г.) А. Сэбин присвоил им наименование «реовирусы», что означало «респираторно-кишечные сиротские вирусы». Подобное название было обусловлено тем, что эти вирусы находились в дыхательных путях и желудочно-кишечном тракте без видимой связи с каким-либо известным на тот момент времени заболеванием. Впоследствии оказалось, что данное семейство вирусов является весьма многочисленным, и его представители вызывают тяжелые инфекции человека и животных. Для людей наибольшую эпидемическую опасность представляют ротавирусы – ведущие возбудители острого гастроэнтерита у детей в возрасте до 5 лет. Представители родов Coltivirus и Orbivirus являются частой причиной трансмиссивных зоонозных инфекций; в ряде случаев они способны также поражать человека. Многие реовирусы вызывают тяжелые инфекции у животных с возникновением эпизоотий. В частности, к ним относится орбивирус блютанг – этиологический агент катаральной лихорадки овец (болезнь «синего языка» или блютанг). Заболевание сопровождается некротическим поражением пищеварительного тракта и дистрофией скелетных мышц. Вирус может приводить к массовой эпизоотии среди овец с гибелью от 30% до 70% зараженных животных. Вирусные частицы обладают высокой устойчивостью: на объектах внешней среды они сохраняются в течение нескольких месяцев. Так как вирионы не имеют липидного суперкапсида, то они не разрушаются эфиром и хлороформом. Вирусы устойчивы к действию соляной кислоты желудка, протеолитических ферментов, ультразвука. Сохраняют чувствительность к температуре – при 50°С инактивируются в течение 30 минут. Ротавирусы погибают под действием хлоросодержащих дезинфектантов, 95% этанола, фенола, глютарового альдегида. Вирусы человека не культивируются в курином эмбрионе и в организме экспериментальных животных. При выращивании в культурах клеток наблюдается незавершенная репродукция вирусных частиц. Ротавирусы группы А могут быть адаптированы к отдельным клеточным культурам после их обработки трипсином. Вирусы попадают в желудочно-кишечный тракт и проникают в эпителий 12-перстной кишки и тонкого кишечника. Мембранные интегрины клеток эпителия выступают в роли ко-рецепторов, усиливая связывание. Вирусы проникают в энтероциты посредством эндоцитоза или путем прямого прохождения через мембрану. При этом вирионы теряют внешний белковый слой. Процесс репродукции происходит в цитоплазме зараженных клеток. Вирусная РНК-полимераза на матрице (–) цепи геномной РНК синтезирует комплементарные цепи (+) РНК, которые выходят из вирусной частицы в цитоплазму. Позитивная (+) цепь РНК поступает на рибосомы для синтеза структурных и неструктурных вирусных белков. Кроме того, она становится матрицей для дальнейшей репликации (–) цепи геномной РНК. Неструктурные белки вируса стимулируют образование вироплазм – особых цитоплазматических включений, окруженных клеточными липидами. В них содержится геномная РНК и вирусные белки. В вироплазмах происходит первичная сборка вирусов с образованием капсида. При помощи белка вирусные частицы из вироплазмы проникают в эндоплазматическую сеть, где происходит окончательная сборка вирионов. Выход вирионов через цитоплазматическую мембрану сопровождается лизисом зараженных клеток. Патогенные ротавирусы в течение многих лет остаются ведущей причиной диарейных заболеваний. Данная инфекция имеет глобальное распространение и в первую очередь поражает детей раннего возраста (от 3 месяцев до 5 лет). Установлено, что у всех детей к возрасту 3-5 лет отмечаются эпизоды ротавирусной инфекции. По оценкам ВОЗ и ЮНИСЕФ в мире ежегодно регистрируется до 500 тыс. случаев летальной ротавирусной инфекции среди детей. Это составляет 10% от общей детской смертности в возрастной группе до 5 лет. Наиболее тяжелое течение ротавирусных заболеваний характерно для развивающихся стран Африки и Азии. Более половины всех смертельных исходов регистрируется в 5 странах мира (Индия, Пакистан, Нигерия, Конго, Эфиопия). Источником инфекции при остром ротавирусном гастроэнтерите является больной человек. Механизм передачи – фекально-оральный. Пути передачи: основной путь – контактно-бытовой (от человека к человеку при контакте с инфицированными лицами, а также через предметы обихода); иногда алиментарный и водный. Лечение ротавирусной диареи направлено на устранение дегидратации и электролитного дисбаланса и включает массивную инфузионную терапию, восстановление и поддержание нормального водно-солевого обмена. Для специфической профилактики ротавирусной инфекции применяются два варианта живых вакцин (RV1 и RV5), содержащих аттенуированные ротавирусы. В настоящее время они используются для массовой иммунизации детей более чем в 80 странах. Меры неспецифической профилактики при ротавирусной инфекции в целом такие же, как и при других острых вирусных гастроэнтеритах. Arenaviridae имеют сферическую форму с диаметром вирионов от 50 до 300 нм. Капсид окружен наружной липидной оболочкой. Геном аренавирусов представлен двумя сегментами однонитевой амбиполярной (–) РНК. Патогенные для млекопитающих вирусы семейства Arenaviridae относятся к роду Mammarenavirus, который объединяет 27 вирусных видов. Наибольшую опасность для человека представляют виды, включающие возбудителей геморрагических лихорадок (вирусы лихорадки Ласса, Мачупо, Хунин, Гуанарито, Луйо и др.). Помимо данных патогенов, инфекции у человека может вызывать вирус лимфоцитарного хориоменингита (ЛХМ). Первый представитель семейства Arenaviridae – вирус ЛХМ – был выделен из ликвора пациента Р. Лилли и Ч. Армстронгом в 1933 г. в США. Вирус лихорадки Ласса выделен и изучен Дж. Фреймом в Нигерии в 1969 г., аргентинской геморрагической лихорадки (вирус Хунин) – А. Пароди в 1958 г., боливийской геморрагической лихорадки (вирус Мачупо) – К. Джонсоном в 1963 г., венесуэльской геморрагической лихорадки (вирус Гуанарито) – Р. Салас в 1991 г., вирус геморрагической лихорадки Луйо – Я. Липкиным в 2008 г. в Замбии и Южной Африке. Вне организма аренавирусы сохраняют жизнеспособность от 15‒30 мин до нескольких часов; их выживаемость увеличивается при низкой влажности окружающей среды. Вирусы чувствительны к ультрафиолету и нагреванию – при 60°С инактивируются в течение 30‒60 минут. Быстро теряют активность под влиянием всех основных дезинфектантов. Вирусы хорошо размножается в перевиваемых клеточных культурах, а также в организме лабораторных животных (морских свинок, обезьян). Аренавирусы посредством белка связываются с рецепторами, присутствующими на многих типах клеток. Возбудители проникают в клетки путем эндоцитоза. Репродукция аренавирусов происходит в цитоплазме зараженных клеток. Порядок синтеза компонентов вируса (иРНК и белков) определяется амбиполярностью геномной РНК аренавирусов. Первоначально на матрице обоих сегментов геномной РНК происходит синтез иРНК для белков. Эти иРНК транслируются на рибосомах с образованием белков. Затем вирусная РНК-полимераза по матрице геномной РНК синтезирует комплементарную полную цепь новой РНК (антигеном), которая используется как матрица для транскрипции и трансляции вирусных белков (гликопротеина GP и белка Z). Сборка вируса происходит на внутренней стороне цитоплазматической мембраны клетки с активным участием матриксного белка Z. Иногда в состав вирусных частиц могут включаться рибосомы клеток. Выход вируса из клетки осуществляется путем почкования. Геморрагические лихорадки представляют собой особо опасные вирусные инфекции, для которых характерна контагиозность и крайне высокая летальность (при отдельных вспышках – свыше 50%). Вследствие этого, возбудители геморрагических лихорадок могут стать потенциальным средством биотерроризма и биологическим оружием. Аренавирусные геморрагические лихорадки относятся к робовирусным зоонозным инфекциям – источником инфекции являются различные виды грызунов. Ареал обитания грызунов определяет эндемичность данных заболеваний. Лихорадка Ласса является одной из наиболее тяжелых инфекций, входящих в группу аренавирусных геморрагических лихорадок. Ежегодно в эндемичных районах Западной Африки (Нигерия, Либерия, Гвинея и др. странах) регистрируется до 300 тыс. случаев лихорадки Ласса, приводящей к гибели от 5 до 10 тыс. человек. Источником инфекции является местный вид грызунов. Грызуны выделяют вирусов с мочой и фекалиями. Пути передачи: контактно-бытовой через поврежденную кожу и слизистые (при контакте с предметами, контаминированными выделениями грызунов), алиментарный, воздушно-пылевой (при употреблении инфицированных пищевых продуктов, вдыхании зараженной пыли и т.д.). При массовых вспышках вирус может передаваться от человека к человеку через предметы обихода, медицинские инструменты. Аренавирусный лимфоцитарный хориоменингит (ЛХМ) может составлять до 5‒8% от общего числа вирусных менингитов. По результатам серологических исследований, вирусом ЛХМ инфицируется 5‒10% всего населения. Большинство случаев ЛХМ протекает бессимптомно или в стертой форме. Источником и резервуаром возбудителей являются домашние мыши, что обусловливает повсеместное распространение инфекции. Иногда заболевание может передаваться от хомяков. Пути передачи – аэрозольный, контактный, алиментарный. Эффективным препаратом для лечения геморрагических аренавирусных лихорадок и лимфоцитарного хориоменингита является рибавирин. В остальном проводится интенсивное патогенетическое и симптоматическое лечение. Основные меры профилактики аренавирусных геморрагических лихорадок остаются неспецифическими. Они включают изоляцию заболевших, выявление контактных лиц, применение средств индивидуальной защиты медперсонала, карантинные мероприятия, проведение дезинфекции в очагах, эрадикацию грызунов в жилищах и др. В настоящее время ведется активная разработка различных видов вакцин для специфической профилактики данных инфекций. 3.Открытие вирусов. Работы Д.И.Ивановского, М.Бейеринка, У.Стенли, Ф.Леффлера, П.Фроша, П.Рауса, Ф.Туорта, Ф.д`Эрреля. Открытие вирусов по праву принадлежит нашему соотечественнику Дмитрию Иосифовичу Ивановскому. 12 февраля 1892 никому неизвестный 28 летний выпускник кафедры физиологии растений Петербурского университета доложил на заседании Ученого Совета Академии наук о своих наблюдениях, в ходе которых им экспериментально было доказано, что болезнь табака – табачная мозаика – вызывается некоторым агентом, легко проходящим по так называемые бактериальные фильтры. Д.И.Ивановский вводил сок пораженного растения, освобожденный от бактерий, здоровому растению и оно заболевало. Культивировать возбудителя на питательных средах оказалось не возможным. Отсюда Д.И.Ивановский пришел к выводу, что возбудитель имеет необычную природу: он фильтруется через бактериальные фильтры и не способен расти на искусственных питательных средах. Новый тип возбудителя автор назвал «фильтрующиеся бактерии». Опыты Д.И.Ивановского через шесть лет в 1898 году повторил голландский ученый Мартинус Бейеринк (М.W.Beijerinck) и пришел к аналогичному заключению. Он выяснил: во-первых, что инфекционный агент не просто фильтруется, а диффундирует через слой агарового геля;во-вторых, что заражаются только растущие ткани растения, и инфекционный агент размножается в клетках, но не in vitro;в-третьих, что инфекционный агент сохраняет активность после замораживания или высушивания, однако инактивируется при кипячении.В итоге Бейеринк пришел к выводу, что возбудитель табачной мозаики представляет собой «заразную живую жидкость» в отличие от бактериального, или «корпускулярного», инфекционного начала. Иными словами, он считал этот возбудитель - молекула, которого диффундирует в агаре, теряет активность даже при таком слабом воздействии, как нагрев до точки кипения воды (тогда еще не знали, что биологические макромолекулы подвержены температурной денатурации); обладает инфекционностью и патогенностью, а главное - молекулой, которая размножается в живой клетке.Таким образом, Бейеринк гениально угадал небактериальную природу возбудителя табачной мозаики, хотя ошибочно принял внеклеточную форму вируса за молекулу (в действительности вирусная частица является надмолекулярным образованием). Заслуга Бейеринка состоит в том, что он фактически предложил концепцию неклеточной формы жизни.В этот же период немецкие микробиологи Фридрих Лефлер (F.Loeffler) и Пауль Фрош (P.Frosch) (1898 г.) установили, что ящур, инфекционная болезнь крупного рогатого скота, симптомами которой служат эрозия межкопытной щели и спазм дыхательных мышц, передается с фильтратом через свечу Шамберлана. Поскольку возбудитель ящура не выявлялся микроскопированием и не размножался на питательных средах, Лефлер пришел к выводу, что этот возбудитель - не бактерия, а токсин. Так как, эффективность воздействия фильтрата лимфы больного животного при многократных пассажах не уменьшалась, Лефлер предположил, что этот гипотетический токсин либо имеет необыкновенно высокую активность (даже при разведении 1:1010), либо размножается в теле жертвы.Концепция Бейеринка о неклеточной жизни обрела мощную поддержку в результате открытия феномена бактериофагии в начале XX в. В 1915 г. английский врач-патолог Фредерик Туорт описал «стекловидную трансформацию» колоний бактерии Micrococcus sp., вызванную трансмиссивным литическим агентом. Пытаясь объяснить этот феномен, Туорт предположил, что его вызывает вирус (в том смысле, который вкладывал в данный термин Бейеринк).Вскоре после этого (1917) канадский микробиолог Феликс д’Эррель описал феномен спонтанного лизиса жидкой культуры дизентерийной палочки, Shigella dysenteriae.В отличие от Ф.Туорта, который сомневался в вирусной природе литического агента и упорно пытался размножить его на синтетических средах, он был убежден, что имеет дело с молекулой, способной не только разрушать бактерий, но и предварительно использовать их для собственного размножения.Для обозначения агента, вызывающего лизис бактерий, д’Эррель предложил ныне общепризнанный термин бактериофаг (англ. bacteriophage, от греч. bacteria - палка; в данном случае - бактерия, и phagos - прожорливый; здесь - поедающий бактерий). Широко используется и редуцированный вариант этого термина - фаг (англ. phage).Таким образом, уже вначале CC века были открыты три основные группы вирусов. Поражающие растения, животных и бактерий.Само слово вирус означает «яд», и этот термин впервые был использован Л.Пастером для обозначения заразного материала. |